日企美梦被击碎！中国新科技解决世界难题，钠电池如何全面领先？

排版丨MR.CHEN

编辑丨止于科普

日本在锂电池行业曾经是“老大”地位，为何现在突然被中国反超了呢？

2019年时，日本研究员吉野彰再次推动了锂电池研究，并因此获得了诺贝尔化学奖。

这项技术极大地推动了智能手机和电动汽车等相关产业的发展，更主要的是，这让日本电池行业的人员都十分兴奋。

因为日本之前在锂电池行业一直处在领先地位，但是近些年已经被中韩两国迎头赶上了。

现在有了这项技术，日本认为自己又能够领先中国很多年了。

但让他们没有想到的是，没过多长时间，中国公司就宣布已经研制出了钠电池，并且已经准备上市了。

日本公司不由得深深地叹了一口气，他们本以为能在锂电池方向上再次领先中国。

却没想到中国弯道超车，直接开发出了新型的钠电池，反而是把日本的技术远远地甩开了。

那么，钠电池和我们平时使用的锂电池相比区别在哪里呢？这项技术到底有多先进呢？

要说清这个问题，我们得先了解一下现在最常用的锂电池。

用一句话说清电池，它就是把能量暂时储存起来，然后在需要的时候进行使用。

早在18世纪末，意大利科学家在做青蛙实验时提出了“生物电”的概念。

但是另一位科学家认为，电流来自金属片而不是青蛙本身。

为了更好的表示反对，他提出了最早的化学电池原型。

之后在各国科学家的不断努力下，电池技术不断发展，先后经历了铜锌电池、铅电池和镍镉电池。

镍镉电池已经具有了较高的能量密度，已经可以用于小型的移动电子设备。

这种电池在1899年被发明，一直到2005年左右才被逐渐淘汰，但是它仍然具有不可忽视的缺点。

首先一点就是它的毒性较高，如果随意丢弃会对环境造成较大的危害。

另一点就是镍镉电池具有记忆效应，如果镍镉电池总是使用到一半就去充电，那么电池的记忆效应就会使它的容量只剩下一半。

这也是为什么以前总会说，电池一定要用完电之后再去充电。

锂电池的时代是在1960年之后开启的，早在锂元素被发现时，科学家们就意识到，这简直是电池材料最理想的金属。

它密度低、容量大，能够以更小的体积装下更多的电量，但是锂也很容易与水发生剧烈反应，对操作环境的要求非常高。

也是因此，很长一段时间中，因为没有能够让锂金属稳定反应的电解液，关于锂电池的研究都没有取得理想的进展。

在1960到1970年间，数次中东战争导致石油价格上升，并引起了西方国家对能源问题的恐慌。

于是寻找替代能源成了迫在眉睫的事情，科学家开始加紧步伐研制更先进的电池。

在电池刚出现的一百多年里，这项技术一直被西方国家把控着，日本是如何从西方国家手中抢过主导权的呢？

1958年时，美国人哈里斯发现了一种能让锂相对稳定的电解液，随后NASA开始对这项研究投资，并准备应用到太空等领域。

在1970年时，日本的松下公司和美国军方分别独立研制出了碳氟化物。

在此基础上，松下公司研制出了第一种真正意义上的商业锂电池，这种电池的容量很大，并且使用起来也非常稳定。

但缺点也比较明显，这是一种一次性电池，不过在当时来说，这已经是一种很先进的电池了。

1973年时，松下公司开始量产这种锂电池，并首次把它安置在渔船上使用。

两年之后，日本的三洋公司再次取得突破，研制出了第一种可充电锂电池，并把它安装在了太阳能充电器上，但这还是与现在所说的二次电池有较大差距。

之后很长一段时间，美国和日本科学家在这方面一直没能取得真正的突破，而随着各种电器的发展，锂电池显得越来越不够用了。

直到1987年，加拿大的Moli公司研制出了能够反复充电使用的锂电池，大量生产之后销售，一时间霸占了全球的电池市场。

但是仅仅半年之后，因为这款电池频繁发生起火爆炸的问题，Moli公司只能紧急召回产品。

之后这家公司一蹶不振，并被日本的NEC公司收购，从这之后，锂金属电池逐渐退出了市场，锂离子电池的概念被提出。

到1991年时，全球范围内都开始推出商品锂电池，日本的旭化成公司正是其中之一。

而旭化成公司中有一个关键人物，他就是吉野彰。

在最开始时这种锂电池的销量并不理想，但是随着全球进入了移动互联网时代，手机、平板电脑等移动电子产品的大量出现，使这种锂电池的需求开始飞涨。

而吉野彰所在的旭化成公司，正是锂电池行业中的佼佼者。

吉野彰也在锂电池研发上取得了惊人的成就，因此获得了很多日本国内乃至全世界的大奖。

日本也在很长一段时间中占据着电池市场的主导权，后来中韩两国企业开始加入竞争。

三星等几家企业在韩国政府的支持下，开始加紧在电池技术上的研发，不断从日企挖人的同时。

为了降低成本，开始购买中国原材料并在中国建厂。

在2010年时，韩国已经抢到了近40%的市场份额，已经和日本相差无几。

与此同时，大量中国企业也开始转型，其中有一家公司叫做宁德时代。

它最开始时ATL的子公司，后来ATL将宁德时代的股权转让，宁德时代成为了一家独立公司，并在全球市场中占据了一席之地。

日本在电池行业称霸多年，拥有非常丰富的相关经验，中国企业是怎么样追上并反超日本企业的呢？

中国企业实现反超，离不开钠离子电池的发展，钠电池相对于锂电池来说，都具有什么优势呢？

钠和锂这两种金属元素属性比较接近，相比较之下，还是锂电池更优秀。

但是包括锂在内的锂电池必需的材料，不但对环境有害而且价格也很昂贵。

全球超过七成的锂金属都在南美洲，我国不但储量少，而且目前需要从澳洲进口加工，在定价上几乎没有话语权。

而钠电池虽然容量不如锂电池，但是材料丰富且成本低，我们平时吃的食盐中就含有很多钠元素。

预计实现量产之后，钠电池的成本最少要便宜两到三成，在快速充电和低温性能方面，钠电池也有更好的效果，而且它的安全性更高。

因此就有很多人提出，未来钠电池将取代锂电池的地位。

不过这种说法从眼下的情况来说还是有些夸张的，因为钠离子电池也存在一些关键性的问题。

首先一点就是，钠离子和锂离子比较接近，可以把钠离子直接应用到锂电池的模型上进行研究使用。

但是如果想要缩小钠电池的体积，或者提高电池的循环稳定性，就需要寻找新的电池正极材料才行。

而这一点也是钠电池应用到大规模储能上的关键。

第二点就是钠电池现在的电极材料合成方法较为单一，需要寻找到新的简单高效的合成方法，以提高钠电池的性能。

还有一点就是安全问题，因为锂元素活泼性高，锂电池很容易出现安全问题。

钠元素虽然相对锂元素要稳定一些，但也是一种比较活泼的元素，所以钠电池也同样面临安全稳定的问题。

不过不管怎样，钠电池现在已经成为了中国电池技术突围的关键。

再加上近几年电动汽车的快速发展，钠电池虽然因为体积问题难以应用到手机上，但和电动汽车结合还是能够取得不错效果的。

希望中国企业能够取得更好的进展，早日摆脱对外国的依赖。